Micro-CT小鼠腫瘤成像技術(shù)在癌癥治療研究中的應(yīng)用分享

 

腫瘤學(xué)研究是Micro-CT分子影像技術(shù)的應(yīng)用熱點(diǎn)之一。Micro-CT小鼠腫瘤成像可以幫助研究注射藥物的造影性能。今天小編給大家分享4篇腫瘤治療學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)文章，并展示我司Micro-CT機(jī)器用于小鼠腫瘤成像在這些文章中的具體應(yīng)用。

 

GSH-Depleted PtCu3 Nanocages for Chemodynamic-Enhanced Sonodynamic Cancer Therapy [1]

【ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS】（1區(qū)）【IF=16.836】

 

 

在基于活性氧的腫瘤治療法（ROS）中，因?yàn)槟[瘤內(nèi)谷胱甘肽（GSH）的濃度過(guò)高，使基于通過(guò)消耗GSH的化學(xué)動(dòng)力學(xué)療法（CDT）的聲動(dòng)力學(xué)療法（SDT）的治療效果提升受限。

 

本文作者發(fā)現(xiàn)，PtCu3納米籠可以充當(dāng)另一種納米酶，模仿谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px），其可以通過(guò)氧化分子來(lái)加速GSH耗竭，進(jìn)一步削弱了通過(guò)GSH清除ROS的腫瘤細(xì)胞的能力。

 

通過(guò)體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，PtCu3納米籠可以降低GSH水平，進(jìn)而使得基于CDT增強(qiáng)的SDT有更好的效果。

 

此外，利用近紅外區(qū)域的高吸收且具有強(qiáng)大的X射線衰減能力，可以使用PtCu3納米籠能夠進(jìn)行光聲/計(jì)算機(jī)斷層雙模成像引導(dǎo)的聯(lián)合腫瘤治療。

 

在瘤內(nèi)注射10mg/kg的PtCu3-PEG后對(duì)荷瘤小鼠進(jìn)行體內(nèi)CT成像。結(jié)果顯示腫瘤的HU值在腫瘤部位明顯增強(qiáng)，從原來(lái)的28增加到了96。

 

 

Codoping Enhanced Radioluminescence of Nanoscintillators for X‑ray-Activated Synergistic Cancer Therapy and Prognosis Using Metabolomics[2]

【ACS NANO】（1區(qū)）【IF =14.588 】

 

 

在使用放射和光動(dòng)力療法進(jìn)行癌癥治療時(shí)，由于光穿透性差和在具有高放射毒性的軟組織中放射線積累少，治療效果不佳。因此迫切需要一個(gè)具有診斷輔助能力的放射和光動(dòng)力協(xié)同治療的多功能納米平臺(tái)。

 

本文作者通過(guò)在CeF3中參入Tb3+和Gd3+形成（CeF3：Gd3+,Tb3+）豐富了CeF3的閃爍性，然后用多孔二氧化硅包被CeF3并加入孟加拉玫瑰紅染色劑（rose bengal）最終形成多功能納米CGTS-RB。制備的CGTS-RB隨后用于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像(CT)和磁共振成像(MRI)引導(dǎo)下的使用低劑量一次性x射線放射治療（RT）和光動(dòng)力治療（XPDT）的協(xié)同治療中(RT+XPDT)。

    結(jié)果證明RT與XPDT協(xié)同治療可以使得腫瘤消退。同時(shí)作者認(rèn)為共參雜技術(shù)將作為一種有效且可擴(kuò)展技術(shù)，可以提高材料的光學(xué)收率和豐富材料功能性，有助于更好的診斷和預(yù)測(cè)臨床疾病。

 

文章中為了評(píng)估CGTS-RB NPs作為CT造影劑的能力，對(duì)小鼠進(jìn)行瘤內(nèi)注射觀察，注射劑量為（2mg/mL,25μL）。掃描結(jié)果表明，與注射前無(wú)信號(hào)相比，注射之后的腫瘤清晰可見（HU值為127）。因此單獨(dú)的CGTS-RB NP可以作為高效的CT造影劑。

 

 

Iodine-Rich Semiconducting Polymer Nanoparticles for  CT/Fluorescence Dual-Modal Imaging-Guided Enhanced  Photodynamic Therapy[3]

【Nano Micro SMALL】（1區(qū)）

【IF=11.459】

 

 

在腫瘤的光動(dòng)力療法（PDT）中，某些腫瘤部位因?yàn)槿毖趺黠@使得單線態(tài)氧（1O2）的產(chǎn)生減少，從而治療效果降低。

 

目前大多數(shù)提高PDT功效的方法依賴于設(shè)計(jì)復(fù)雜的納米系統(tǒng)，但是這種方法合成程序繁瑣。

 

本文作者利用碘誘導(dǎo)的分子間重原子效應(yīng)來(lái)提高1O2的生成量，制備用于增強(qiáng)PDT的富碘半導(dǎo)體聚合物納米顆粒（SPN-I）。該納米粒子由用作光敏劑和熒光信號(hào)源的近紅外（NIR）吸收性半導(dǎo)體聚合物（PCPDTBT）和用作1O2生成增強(qiáng)劑的碘接枝兩親二嵌段共聚物（PEG-PHEMA-l）組成。SPN-l和另外一種由PEG-b-PPG-b-PEG和PCPDTBT（SPN-P）組成的SPN相比，前者1O2產(chǎn)量是后者的1.5倍。

 

由于PEG-PHEMA-l中碘的密度極高，SPN-l具有較高的X射線衰減系數(shù)，使得SPN-l可以結(jié)合計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）和熒光雙峰成像。因此，作者設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的納米熱力學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)由兩個(gè)組件組成，用于有效的CT /熒光雙峰成像引導(dǎo)的增強(qiáng)PDT。

 

在靜脈注射200ug/mL的SPN-1共200uL后，第0，4，6，24個(gè)小時(shí)的CT掃描圖像。在全身性使用SPN-1之前，只能觀察到小鼠的骨骼結(jié)構(gòu)。但從第4個(gè)小時(shí)開始，腫瘤組織的HU值開始上升并在CT上可以被觀察到。

 

 

PEGylated hollow gold nanoparticles for combined X-ray radiation and photothermal therapy in vitro and enhanced CT imaging in vivo[4]

【Nanomedicine】（2區(qū)）【IF=5.182】

 

具有球形空腔的中空金納米顆粒（HGNP）因?yàn)榫哂袠O高的X射線吸收能力和光熱轉(zhuǎn)換能力被廣泛用于癌癥治療劑。

 

作者設(shè)計(jì)了一個(gè)聚乙二醇化空心金納米粒子（mPEG@HGNPs）。該粒子可以在體外結(jié)合X射線輻射和光熱療法。在體內(nèi)可以在乳腺腫瘤模型中實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）成像增強(qiáng)。    

 

體外研究結(jié)果表明，mPEG@HGNPs在X射線和808 nm近紅外激光聯(lián)合照射下可以達(dá)到協(xié)同抗腫瘤作用。此外，mPEG @ HGNPs在異種移植和原位乳腺腫瘤模型中均表現(xiàn)出良好的腫瘤靶向作用，并且在CT掃描結(jié)果中增強(qiáng)對(duì)比度。

 

這些結(jié)果表明，mPEG@HGNPs可以作為多功能納米復(fù)合材料用于癌癥聯(lián)合治療。

 

下圖為靜脈注射碘海醇，HGNP或mPEG@HGNP后0小時(shí)，2小時(shí)，4小時(shí)和12小時(shí)時(shí)，異種移植荷瘤小鼠的體內(nèi)CT成像（上圖為二維圖像，下圖為三維圖像 ）在注射后的不同時(shí)間點(diǎn)以0.6 nmol / g（[Au或I]）的相同劑量給藥（紅色星號(hào)表示肝臟，紅色圓圈表示腫瘤部位）。

 

 

下圖為靜脈注射碘海醇，HGNPs或mPEG@HGNPs后0h，2h，4h和12h對(duì)原位荷瘤小鼠的體內(nèi)CT成像（上圖為二維圖像，下圖為三維圖像 ），在注射后的不同時(shí)間點(diǎn)使用相同劑量的0.6 nmol / g（[Au或I]）（白色箭頭表示膀胱，紅色圓圈表示腫瘤部位）。

 

 

[1] Zhong X, Wang X, Cheng L, et al. GSH‐Depleted PtCu3 Nanocages for Chemodynamic‐Enhanced Sonodynamic Cancer Therapy[J]. Advanced Functional Materials, 2020, 30(4): 1907954.

[2] Ahmad F, Wang X, Jiang Z, et al. Codoping enhanced radioluminescence of nanoscintillators for x-ray-activated synergistic cancer therapy and prognosis using metabolomics[J]. ACS nano, 2019, 13(9): 10419-10433.

[3] Zhou W, Chen Y, Zhang Y, et al. Iodine‐Rich Semiconducting Polymer Nanoparticles for CT/Fluorescence Dual‐Modal Imaging‐Guided Enhanced Photodynamic Therapy[J]. Small, 2020, 16(5): 1905641.

[4] Wang R, Deng J, He D, et al. PEGylated hollow gold nanoparticles for combined X-ray radiation and photothermal therapy in vitro and enhanced CT imaging in vivo[J]. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 2019, 16: 195-205.